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为了检验贝尔不等式,许多实验付诸了实施,其中最有成效的是阿斯派克特、达利巴德与罗哲等人在1982年12月《物理评论快报》(Physicol Review Letters,vol.39,P.1804)上报导的[30-31] 。 他们的实验是对于由钙原子单次跃迁中同时发射的反向运动的光子对进行偏振测量。由4p (J=0)→4s4p 1P1(J=1)→4s2 1S0(J=0)这个级联产生两个偏振关联的可见光子:λ1=551.3 nm,λ2=442.7 nm。实验布局如图所示。聚焦在相互作用区的两个激光束垂直照射钙原子束(钙原子只能通过双光子“级联辐射”再次衰变至原态),相互作用区是长1 mm、直径60 μm的圆柱体。在相互作用区内典型密度为3×10个原子/cm,这样低的密度足以防止422.7 nm共振光的截获。采用双光子激发,第一个激光束(λK=406.7 nm)由单模氪离子激光器提供,第二个激光束为连续单模染料激光器,调谐到双光子过程的共振波长λD=581 nm。[32] 这两个激光器有着平行的偏振,每个功率为40 mW,典型的级联率为4×10^7/s。偏振器Ⅰ和Ⅱ为堆片式偏振器,每个都是由倾斜成布儒斯特角的10片光学平面玻璃组成,前面插入一个线偏振片,它们的效率由实验装置测定。在光源两边约6米远处各置有一个声光开关装置,其原理是利用水的折射率略随压强而变这一事实。 在此开关中,利用反向传感器建立起约25MHz的超声驻波。安排光子以接近全内反射的临界角碰到开关上,致使每半个声波周期(即频率为50MHz)可以有一次由透射条件向反射条件的转换。 然后,无论是沿入射路径(透射之后)出射的光子还是偏转(通过反射)的光子,都遇到偏振片,它们会以确定的几率透过或挡住光子,这些偏振片以不同的角度相对于光子偏振取向。于是,光子的命运由固定在这些偏振片背后的光电倍增探测器所监视,光源两边的装置是一样的。 此实验是通过电子监视每对光子命运并评估关联的级别而实施的。这个实验唯一而本质的特征是:在光子飞行途中,可以任意地更改光子的继后路径(即改变它们将要指向哪一个偏振片)。这等价于光源每一边的偏振片如此快地重新取向,以致信号即使以光速也没有足够的时间从一边传递到另一边。为了验证两位科学巨人的愿望,阿斯派克特等人前后奋战了8年,直到1982年才终于使偏振分析器保持各自方向的时问由原来的60ns 缩短为10ns,它短于光子在左右两个偏振分析 器(距离L=13 m)之间飞行时间L ≈40 ns与光子发射寿命(约为5ns)。 这样就实现了在光子飞行期闻改变偏振分析器 的取向,满足了贝尔的定域条件。1985年,阿斯派克特接受采访时这样评论:”我们实验的主要特征之一就是改进了光子源的效能。以往研究EPR关联的各种努力之所以导致相当不确定的结果,主要是因为所使用的源仅能产生弱信号。”[32] 实际上,开关转换并不是严格无规的,在不同频率下的驻波是独立地产生的,除非采用最为机敏的隐变量“同谋”理论,这跟真正无规转换之间的差别是无关紧要的。 阿斯派克特等人报导:在他们的实验中,一次典型的实验持续12000秒,这段时间等分为三个阶段:其中之一的实验安排如上所述;另一个是将上述实验中的所有偏振片拆除;第三个是在S的两旁每边只拆除一个偏振片,这样就可以纠正实验结果中的系统误差。 在这个实验中,根据贝尔不等式,如果现实是实在性的,则函数F(关于两边四个检测器分别在四个偏振角度A1,A2,B1,B2上同时检测结果的函数)的值必须介于-2.0与+2.0之间。但是,所有的实验结果均表明:贝尔不等式不成立,而且,函数F的值总是符合量子理论(采用波函数描述光子)的预测。[34] 具体来说,因此,现实是非实在性的,而且可以被量子理论描述;并且量子理论是非局域性的。其实,如果现实是非定域性的,那么,即使A与B两边相距很远(甚至以光年计),贝尔不等式也不可能成立。
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